Processus d'atomisation des nappes liquides turbulentes : analyse expérimentale et développements numériques
Auteur / Autrice : | Trung-Thanh Vu |
Direction : | Christophe Dumouchel |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique |
Date : | Soutenance le 12/07/2017 |
Etablissement(s) : | Normandie |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime) |
Partenaire(s) de recherche : | Equipe de recherche : Complexe de recherche interprofessionnel en aérothermochimie (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; 1967-....) |
Laboratoire : Complexe de recherche interprofessionnel en aérothermochimie (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; 1967-....) | |
Jury : | Examinateurs / Examinatrices : Christophe Dumouchel, Rudy Bazile, Stéphane Vincent, Marie-Charlotte Renoult, Jérôme Hélie, Françoise Baillot |
Mots clés
Résumé
Le processus d’atomisation est important pour la performance des moteurs à combustion interne. Grâce à un injecteur, le carburant liquide est admis dans la chambre de combustion et se divise en gouttelettes. Plus petites les gouttes, plus rapide leurs évaporation et meilleur le mélange air-carburant. Une meilleure combustion pourrait être obtenue, avec faibles émissions polluantes. La qualité de l’atomisation est influencée principalement par la géométrie de l’injecteur et les conditions opératoires qui forment la structure de l’écoulement interne, la turbulence, le profil de vitesse à la sortie de l’injecteur, la cavitation, etc. Tous ces aspects sont déterminants pour la rupture de l’écoulement externe. Un autre paramètre clé pour optimiser le processus d’atomisation est les propriétés physiques des carburants. On pense, parmi autres, à la tension de surface dynamique contrôlée par la diffusion des surfactants sur l’interface liquide-gaz ou à la viscosité extensionnelle qui rend un liquide plus résistant à l’étirement, influençant donc la rupture. Les effets de la géométrie de l’injecteur, les conditions opératoires et les propriétés physiques des liquides sur l’atomisation sont inter-dépendents. Les analyses expérimentales nous aident à comprendre les mécanismes impliquant et leurs interactions. D’une part, elles sont utiles pour les simulations numériques qui devraient être réalisées suivant la configuration considérée. D’autre part, les critères quantitatifs pourraient être établis afin de valider les résultats numériques. En suivant cette méthodologie de recherche, nous souhaiterons étudier l’atomisation d’une nappe liquide turbulente produite par un injecteur triple-disque. Les mesures expérimentales fournissent les images de la nappe, utilisées comme l’entrée d’une approche multi-échelle. Nous étudions, grâce à la dernière, les comportements de la nappe, des ligaments qui apparaissent à ses bords et des gouttelettes. De plus, deux méthodes de frontières immergées sont développées pour résoudre en même temps l’écoulement interne et le processus d’atomisation. Nous réalisons deux applications, la première pour un jet liquide éjecté par un injecteur cylindrique et la deuxième pour une nappe plane produite par un injecteur triple-disque.